Đề thi thử tốt nghiệp THPT môn Vật lí ĐGNL - Đại học Sư Phạm Hà Nội có đáp án
21 câu hỏi
Cho biết: hằng số khí lí tưởng \(R = 8,31{\rm{\;J}}.{\rm{\;mo}}{{\rm{l}}^{ - 1}}.{{\rm{K}}^{ - 1}}\); khối lượng electron \({m_e} = {5,486.10^{ - 4}}{\rm{amu}}\); khối lượng proton \({m_p} = 1,00728{\rm{amu}}\); khối lượng neutron \({m_n} = 1,00867{\rm{amu}}\); \({\rm{1amu}} = 931,5{\rm{MeV/}}{{\rm{c}}^2}\); \({\rm{1eV}} = {1,6.10^{ - 19}}{\rm{\;J}}\).
PHẦN I: CÂU TRẮC NGHIỆM NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN
Đồ thị trong hình bên cho biết tốc độ v (tính bằng m/s) của một vận động viên trong khoảng thời gian 5 s. Tốc độ trung bình của vận động viên trong khoảng thời gian này là
\(3,2{\rm{\;m/s}}\).
\(2,0{\rm{\;m/s}}\).
\(0,8{\rm{\;m/s}}\).
\(4,0{\rm{\;m/s}}\).
Phương pháp:
Phân tích đồ thị hình vẽ để xác định được thời gian và vận tốc tương ứng.
Xác định quãng đường đi được trong từng khoảng thời gian.
Công thức tính tốc độ trung bình: \({v_{tb}} = \frac{S}{t}\)
Cách giải:
Từ đồ thị ta có:
Trong 2s đầu tiên tốc độ của vận động viên tăng từ 0 lên 4m/s
Quãng đường vận động viên di chuyển là:
\({s_1} = {v_0}t + \frac{1}{2}a{t^2} = \frac{1}{2}.\frac{4}{2}{.2^2} = 4\left( {\rm{m}} \right)\)
Trong 3s tiếp theo tốc độ không đổi là 4m/s
Quãng đường vận động viên di chuyển là:
\({s_2} = v.t = 4.3 = 12\left( {\rm{m}} \right)\)
Tốc độ trung bình của vận động viên:
\({v_{tb}} = \frac{s}{t} = \frac{{{s_1} + {s_2}}}{{{t_1} + {t_2}}} = \frac{{4 + 12}}{5} = 3,2\left( {{\rm{m/s}}} \right)\)
Chú ý khi giải:
Ngoài cách tính quãng đường trên thì mình có thể xác định quãng đường từ đồ thị: quãng đường chính là diện tích của hình phẳng được tạo bởi trục hoành trong đồ thị \({\rm{v}} - {\rm{t}}\), trong bài trên chính là diện tích của hình thang được tính như sau:
\(s = \frac{{\left( {3 + 5} \right).4}}{2} = 16\left( {\rm{m}} \right)\)
Chọn A.
Những người đi dã ngoại thường dùng dây để treo túi đựng thức ăn lên khỏi tầm với của một số động vật. Trong một lần đi dã ngoại, An dùng một dây thừng nhỏ buộc vắt qua các cành cây và móc túi thức ăn vào đoạn giữa sợi dây như hình bên. Sau đó, An kéo dây xuống để nâng túi thức ăn lên. Trong quá trình An kéo sợi dây, độ lớn của lực \(\vec F\) sẽ
giảm cho đến khi dây căng ngang hoàn toàn.
không thay đổi.
tăng cho đến khi dây căng ngang hoàn toàn.
tăng nhưng dây luôn bị trùng tại vị trí treo ba lô.
Phương pháp:
Phân tích các lực tác dụng lên vật.
Sử dụng điều kiện cân bằng của vật
Cách giải:
Giả sử xét vật tại vị trí cân bằng
Ta có các lực tác dụng lên vật:
Khi balo ở vị trí cân bằng thì:
\(\vec P + {\vec T_1} + {\vec T_2} = \vec 0\)
Khi cân bằng thì: \({T_1} = {T_2} = T\)
\( \Rightarrow P = 2T.{\rm{cos}}\frac{\alpha }{2}\) (1)
Mặt khác ta có: \({\rm{F}} = {\rm{T}}\) (2) vì lực căng trên cùng sợi dây là như nhau.
Từ (1) và ( 2 ) suy ra:
\(F = \frac{{mg}}{{2{\rm{cos}}\frac{\alpha }{2}}}\)
Kéo với lực \(\vec F\) từ vị trí cân bằng \( \to \) vật lên trên \( \to \) góc \(\alpha \) tăng lên \( \to {\rm{cos}}\alpha \) càng nhỏ \( \to {\rm{F}}\) càng lớn
Từ đó ta có: vật càng lên cao dây càng căng và lực kéo càng phải tăng lên và dây luôn bị trùng ở vị trí treo balo.
Một người đẩy một vật nặng lên theo một mặt phẳng nghiêng để nó chuyển động với tốc độ không đổi. Chọn gốc thế năng ở chân mặt phẳng nghiêng. Khi vật nặng di chuyển lên theo mặt phẳng nghiêng thì
động năng và thế năng của vật đều tăng.
động năng của vật tăng còn thế năng của vật vẫn giữ nguyên.
thế năng của vật tăng còn động năng của vật vẫn giữ nguyên.
thế năng của vật tăng và động năng của vật giảm cùng một lượng
Phương pháp:
Sử dụng lí thuyết về động năng và thế năng
Công thức tính động năng: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)
Công thức tính thế năng: \({W_t} = mgh\)
Cách giải:
Động năng của vật được xác định: \({W_d} = \frac{1}{2}m{v^2}\)
\( \to \) Khi người đẩy vật lên mặt phẳng nghiêng với tốc độ không đổi, điều này có nghĩa là vận tốc của vật không đổi. Do đó, động năng của vật không đổi
Thế năng vật được xác định: \({W_t} = mgh\)
\( \to \) khi vật di chuyển lên cao hơn, thế năng của vật tăng
Chọn C.
Bạn An ném một quả bóng cao su có khối lượng \(0,15{\rm{\;kg}}\) xuống sàn theo phương thẳng đứng, sau khi va chạm với sàn, quả bóng nảy lên theo phương thẳng đứng. Tốc độ của quả bóng ngay trước khi va chạm là \(6,50{\rm{\;m/s}}\) và ngay sau va chạm là \(6,25{\rm{\;m/s}}\). Biết rằng, thời gian quả bóng tiếp xúc với sàn là \({0,25.10^{ - 1}}s\) thì độ lớn của lực trung bình mà sàn tác dụng lên quả bóng là
\(76,5{\rm{\;N}}\).
\(1,5{\rm{\;N}}\).
\(3400,0{\rm{\;N}}\).
\(66,7{\rm{\;N}}\).
Phương pháp:
Sử dụng định luật Newton II để xác định lực tác dụng: F = ma
Áp dụng công thức tính gia tốc: \(a = \frac{{{\rm{\Delta }}v}}{{{\rm{\Delta }}t}}\)
Cách giải:
Chọn chiều dương là chiều từ trên xuống dưới.
Gọi vận tốc ngay trước khi va chạm là \({\vec v_1}\) và ngay sau va chạm là \(\overrightarrow {{v_2}} \)
Trong quá trình va chạm ta có: \(\overrightarrow {{v_1}} \) hướng xuống và \(\overrightarrow {{v_2}} \) hướng lên.
Độ biến thiên vận tốc của vật là:
\(\left| {{\rm{\Delta }}v} \right| = \left| {{v_2} - {v_1}} \right| = \left| { - 6,25 - 6,50} \right| = 12,75{\rm{\;m}}/{\rm{s}}\)
Áp dụng công thức định luật II Newton ta có lực tác dụng:
\(\left| F \right| = m\left| a \right| = m.\frac{{\left| {{\rm{\Delta }}v} \right|}}{{{\rm{\Delta }}t}} = 0,15.\frac{{12,75}}{{{{0,25.10}^{ - 1}}}} = 76,5\left( {\rm{N}} \right)\)
Một sóng lan truyền trên mặt nước, hình bên cho biết li độ dao động x (tính bằng cm) của một phần tử trên mặt nước có sóng truyền qua theo thời gian t (tính bằng s). Tần số của sóng là
\(2,5{\rm{\;Hz}}\).
\(4,0{\rm{\;Hz}}\).
\(5,0{\rm{\;Hz}}\).
\(0,4{\rm{\;Hz}}\).
Phương pháp:
Phân tích đồ thị hình vẽ, xác định chu kì sóng.
Sử dụng công thức: \(f = \frac{1}{T}\)
Cách giải:
Từ đồ thị ta có chu kì sóng truyền:
\({\rm{T}} = 0,1.2 = 0,2\left( {\rm{s}} \right)\)
Tần số của sóng truyền đi là:
\(f = \frac{1}{T} = \frac{1}{{0,2}} = 5{\rm{\;Hz}}\)
Hai hạt mang điện (có kích thước nhỏ, bỏ qua lực hấp dẫn giữa chúng) đặt cách nhau một khoảng \(r\) trong không khí thì chúng hút nhau bằng một lực có độ lớn là \(F\). Nếu độ lớn điện tích của hạt thứ nhất tăng gấp đôi, độ lớn điện tích của hạt thứ hai tăng gấp ba và khoảng cách giữa hai hạt giảm xuống còn bằng r/4 thì độ lớn của lực hút giữa chúng lúc này bằng
16F.
96F.
8F.
24F.
Phương pháp:
Sử dụng công thức của định luật Coulomb: \(F = k.\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}}\)
Cách giải:
Lực tương tác giữa hai điện tích ban đầu là: \({F_1} = k.\frac{{\left| {{q_1}{q_2}} \right|}}{{{r^2}}}\)
Sau khi độ lớn điện tích của hạt thứ nhất tăng gấp đôi, độ lớn điện tích của hạt thứ hai tăng gấp ba và khoảng cách giữa hai hạt giảm xuống còn bằng r/4 thì độ lớn của lực hút giữa chúng lúc này bằng:
\({F_2} = k.\frac{{\left| {2{q_1}.3{q_2}} \right|}}{{{{\left( {\frac{r}{4}} \right)}^2}}} = 96k.\frac{{\left| {{q_1}.{q_2}} \right|}}{{{r^2}}} \Rightarrow {F_2} = 96{F_1}\)
Khi đun nóng một chất lỏng, đồ thị biểu diễn nhiệt độ của chất lỏng theo thời gian được ghi lại như hình bên. Nhiệt độ sôi của chất lỏng bằng bao nhiêu?
\({25^ \circ }{\rm{C}}\).
\({100^ \circ }{\rm{C}}\).
Không xác định được.
\({115^ \circ }{\rm{C}}\).
Phương pháp:
Phân tích đồ thị hình vẽ.
Vận dụng lí thuyết về quá trình truyền nhiệt và sự sôi của chất.
Trong suốt quá trình sôi thì nhiệt độ chất không đổi.
Cách giải:
Khi chất lỏng sôi, nhiệt độ không thay đổi trong suốt quá trình sôi (dù tiếp tục cung cấp nhiệt). Trên đồ thị, đây là đoạn nằm ngang.
Từ đồ thị ta có từ thời điểm 3 phút đến 9 phút, nhiệt độ không đổi ở \({115^ \circ }{\rm{C}}\) hay chính là nhiệt độNếu nhiệt độ của một khối khí lí tưởng được chứa trong một bình kín tăng lên thì
khối lượng của các phân tử tăng lên.
khối lượng của các phân tử giảm xuống.
nội năng trung bình của các phân tử khí tăng lên.
nội năng trung bình của các phân tử khí giảm xuống.
Phương pháp:
Sử dụng lí thuyết về nội năng: nội năng bằng tổng động năng và thế năng của các phân tử khí.
Cách giải:
Khối lượng của các phân tử khí không thay đổi vì khối lượng là đặc tính cố định của các phân tử.
Trong một khối khí lý tưởng, khi nhiệt độ tăng, nội năng của khối khí tăng, bởi vì nội năng của khí lý tưởng phụ thuộc vào nhiệt độ. Nội năng của khối khí là tổng động năng của tất cả các phân tử, và động năng trung bình của mỗi phân tử tăng khi nhiệt độ tăng.
Một đoạn đây dẫn có chiều dài \(L\) mang dòng điện có cường độ I được đặt trong một từ trường đều theo phương vuông góc với dây thì độ lớn lực từ tác dụng lên đoạn dây là \(F\). Nếu cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn là 2I thì lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn là
F/2.
2F.
F/4.
4F.
Phương pháp:
Áp dụng công thức tính lực từ: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \)
Cách giải:
Ta có lực từ tác dụng lên dây: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \)
Khi cường độHai khung dây dẫn hình tròn, có cùng số vòng dây. Đường kính của khung dây 1 gấp đôi đường kính của khung dây 2. Khi hai khung dây quay trong một từ trường đều với cùng tốc độ quay, trong mỗi khung xuất hiện suất điện động cảm ứng với giá trị hiệu dụng lần lượt là \({E_1}\) và \({E_2}\). Nhận định nào sau đây là đúng?
\({E_1} = 4{E_2}\).
\({E_1} = 2{E_2}\).
\({E_2} = 2{E_1}\).
\({E_2} = 4{E_1}\).
Phương pháp:
Áp dụng công thức tính suất điện động hiệu dụng: \(E = \frac{{NB\omega S}}{{\sqrt 2 }}\)
Cách giải:
Suất điện động hiệu dụng được xác định bằng: \(E = \frac{{NB\omega S}}{{\sqrt 2 }}\)(1)
trong đó N là số vòng dây, B là cảm ứng từ, S là diện tích khung dây, \(\omega \) là tốc độ quay.
Vì hai khung dây có cùng số vòng dây \(\left( {\rm{N}} \right)\) và cùng tốc độ quay \(\left( \omega \right)\) trong cùng một từ trường đều \(\left( {\rm{B}} \right)\), nên tỉ lệ giữa hai suất điện động cảm ứng hiệu dụng chỉ phụ thuộc vào diện tích khung dây.
Ta có diện tích hình tròn: \(S = \pi {r^2} = \pi .{\left( {\frac{d}{2}} \right)^2}\)
Đường kính của khung dây 1 gấp đôi đường kính của khung dây 2 nên ta có:
\({S_1} = \pi {\left( {\frac{{{d_1}}}{2}} \right)^2} = \pi {\left( {\frac{{2{d_2}}}{2}} \right)^2} = 4{\left( {\frac{{{d_2}}}{2}} \right)^2} = 4{S_2}\)
Từ (1) \( \Rightarrow {E_1} = 4{E_2}\)
Kí hiệu của một đồng vị hạt nhân Oxygen là \(\;_8^{18}O\). Số hạt neutron trong hạt nhân này là
18.
10.
24.
13.
Phương pháp:
Số hạt neutron = A - Z
Cách giải:
Số neutron trong hạt nhân \(\;_8^{18}{\rm{O}}\) là: \({\rm{n}} = 18 - 8 = 10\)
Hạt nhân nào bền vững nhất trong số các hạt nhân sau: \(\;_{92}^{23}{\rm{U}};\;_8^{18}{\rm{O}};\;_{17}^{35}{\rm{Cl}};\;_2^4{\rm{He}}\). Biết khối lượng của chúng lần lượt là \(234,99332{\rm{amu}};\,\,17,99920{\rm{amu}};\,\,34,96885{\rm{amu}};\,\,4,00151{\rm{amu}}\).
\(\;_{92}^{235}U\).
\(\;_8^{18}{\rm{O}}\).
\(\;_2^4{\rm{He}}\).
\(\;_{17}^{35}{\rm{Cl}}\).
Phương pháp:
Hạt nhân có năng lượng liên kết riêng càng lớn thì càng bền vững
Áp dụng công thức tính năng lượng liên kết riêng: \({W_{lkr}} = \frac{{{W_{lk}}}}{A}\)
Công thức tính năng lượng liên kết: \({W_{lk}} = {\rm{\Delta }}m{c^2} = \left[ {Z.{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_X}} \right]{c^2}\)
Cách giải:
Ta có: \({\rm{1amu}} = 931,5{\rm{MeV/}}{{\rm{c}}^2}\)
Năng lượng liên kết riêng của hạt nhân: \({W_{lkr}} = \frac{{{W_{lk}}}}{A}\)
Mặt khác: \({W_{lk}} = {\rm{\Delta }}m{c^2} = \left[ {Z.{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_X}} \right]{c^2}\)
Xét với hạt nhân \(\;_{92}^{235}U\):
\({W_U} = \frac{{{W_{lk}}}}{A} = \frac{{{\rm{\Delta }}m{c^2}}}{A} = \frac{{\left[ {Z.{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_U}} \right]{c^2}}}{A}\)
\( \Rightarrow {W_U} = \frac{{\left( {92.1,0073 + 143.1,0087 - 234,9933} \right)u{c^2}}}{{235}}\)
\( \Rightarrow {W_U} = \frac{{1,9224.931,5}}{{235}} \approx 7,62({\rm{MeV}}/\)nucleon\()\)
Xét với hạt nhân \(\;_8^{18}{\rm{O}}\):
\({W_O} = \frac{{{W_{lk}}}}{A} = \frac{{{\rm{\Delta }}m{c^2}}}{A} = \frac{{\left[ {Z.{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_O}} \right]{c^2}}}{A}\)
\( \Rightarrow {W_O} = \frac{{\left( {8.1,0073 + 10.1,0087 - 17,99920} \right)u{c^2}}}{{18}}\)
\( \Rightarrow {W_O} = \frac{{0,1462.931,5}}{{18}} \approx 7,57({\rm{MeV}}/\)nucleon\()\)
Xét với hạt nhân \(\;_2^4{\rm{He}}\) :
\({W_{He}} = \frac{{{W_{lk}}}}{A} = \frac{{{\rm{\Delta }}m{c^2}}}{A} = \frac{{\left[ {Z.{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_{He}}} \right]{c^2}}}{A}\)
\( \Rightarrow {W_{{\rm{He\;}}}} = \frac{{\left( {2.1,0073 + 2.1,0087 - 4,00151} \right)u{c^2}}}{4}\)
\( \Rightarrow {W_{{\rm{He\;}}}} = \frac{{0,03049.931,5}}{4} \approx 7,1\)(MeV/nucleon\()\)
Xét với hạt nhân \(\;_{17}^{35}{\rm{Cl}}\):
\({W_{Cl}} = \frac{{{W_{lk}}}}{A} = \frac{{{\rm{\Delta }}m{c^2}}}{A} = \frac{{\left[ {Z.{m_p} + \left( {A - Z} \right){m_n} - {m_{Cl}}} \right]{c^2}}}{A}\)
\( \Rightarrow {W_{Cl}} = \frac{{\left( {17.1,0073 + 18.1,0087 - 34,96885} \right)u{c^2}}}{{35}}\)
\( \Rightarrow {W_{Cl}} = \frac{{0,31185.931,5}}{{35}} \approx 8,3\) (MeV/nucleon\()\)
Từ kết quả trên ta thấy năng lượng liên kết riêng của \(\;_{17}^{35}{\rm{Cl}}\) là lớn nhất nên độ bền vững là lớn nhất.
PHẦN II: CÂU TRẮC NGHIỆM ĐÚNG SAI
Hình vẽ phác hoạ một thiết bị đo khối lượng của các phi hành gia khi họ làm việc ở điều kiện không trọng lượng trong các trạm vũ trụ. Thiết bị bao gồm một chiếc ghế (tính cả lồng bao bền ngoài) với khối lượng là \({m_0} = 10,0{\rm{\;kg}}\) được gắn vào giữa hai đầu của hai lò xo nhẹ giống nhau, mỗi lò xo có độ cứng \({k_0} = 380,0{\rm{\;N}}/{\rm{m}}\). Đầu còn lại của mỗi lò xo được gắn cố định vào trạm. Khi ghế cân bằng tại vị trí O, mỗi lò xo bị dãn một đoạn \(60,0{\rm{\;cm}}\). Ma sát ở các ổ lăn và ma sát giữa các con lăn với các thanh ray định hướng là không đáng kể. Để đo khối lượng, phi hành gia có khối lượng m ngồi vào ghế. Ghế ngồi cùng phi hành gia được làm lệch khỏi vị tri cân bằng O một đoạn \({\rm{A}} = 46,0{\rm{\;cm}}\) rồi thả không vận tốc ban đầu. Biết rằng chiếc ghế cùng phi hành gia dao động điều hoà quanh O với chu kì đo được là \({\rm{T}} = 2,0{\rm{\;s}}\). Chọn trục tọa độ Ox như hình vẽ.
a) Tại vị trí mà ghế có li độ x thì lực đàn hồi tác dụng lên ghế có độ lớn \(2{k_0}\left| x \right|\).
b) Các lò xo luôn dãn trong quá trình chiếc ghế cùng phi hành gia dao động.
c) Trong quá trình dao động, gia tốc lớn nhất của phi hành gia là \(15,0{\rm{\;m/}}{{\rm{s}}^2}\).
d) Khối lượng m của phi hành gia là \(60,0{\rm{\;kg}}\).
Phương pháp:
+ Áp dụng định luật Hooke: \({F_{dh}} = k{\rm{\Delta }}l\)
+ Sử dụng công thức tính tần số góc của con lắc lò xo: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{\omega = \frac{{2\pi }}{T}}\\{\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} }\end{array}} \right.\)
+ Sử dụng công thức tính gia tốc cực đại: \({a_{{\rm{max}}}} = {\omega ^2}A\)
Cách giải:
a) Khi ghế lệch khỏi vị trí cân bằng O một đoạn x, mỗi lò xo bị biến dạng một đoạn x.
Theo định luật Hooke, lực đàn hồi của mỗi lò xo là: \({F_1} = {F_2} = {k_0}x\)
Vì có hai lò xo giống nhau nên lực đàn hồi tổng cộng tác dụng lên ghế là \(2{k_0}\left| x \right|\)
\( \to \) a đúng
b) Khi ghế ở vị trí cân bằng O, các lò xo đã bị dãn một đoạn 60 cm. Trong khi ghế dao động với biên độ \({\rm{A}} = \) 46 cm
Như vậy, trong quá trình dao động, độ dãn của lò xo luôn lớn hơn 0, tức là các lò xo luôn ở trạng thái dãn
\( \to \) b đúng
c) Tần số góc của hệ:
\(\omega = \frac{{2\pi }}{T} = \frac{{2\pi }}{2} = \pi \left( {{\rm{rad/s}}} \right)\)
Trong quá trình dao động, gia tốc lớn nhất của phi hành gia là:
\({a_{{\rm{max\;}}}} = {\omega ^2}A = {\pi ^2}.0,46 \approx 4,54\left( {{\rm{m/s}}} \right)\)
\( \to \) c sai
d) Tần số góc của hệ:
\(\omega = \sqrt {\frac{k}{m}} = \sqrt {\frac{{2{k_0}}}{m}} \Rightarrow m = \frac{{2{k_0}}}{{{\omega ^2}}}\)
\( \Rightarrow m = \frac{{2.380}}{{{\pi ^2}}} \approx 77\left( {{\rm{kg}}} \right)\)
\( \to \) d sai
Một khối khí lí tưởng thực hiện quá trình biến đối từ trạng thái (I) sang trạng thái (II) theo một trong hai quá trình A \(\left( {{\rm{I}} \to {\rm{II}}} \right)\) hoặc B \(\left( {{\rm{I}} \to {\rm{III}} \to {\rm{II}}} \right)\), được mô tả như trên đồ thị \({\rm{P}} - {\rm{V}}\) (hình vẽ bên). Cho biết khối khí gồm n mol khí và nội năng của n mol khí ở nhiệt độ T (đơn vị K) là \(U = \frac{3}{2}nRT\), với R là hằng số khí lí tưởng.
a) Quá trình A là quá trình đẳng áp.
b) Quá trình B là quá trình đẳng nhiệt.
c) Sự biến thiên nội năng của hệ trong quá trình B lớn hơn trong quá trình A.
d) Biến thiên nội năng của hệ trong quá trình B là 3600 J.
Phương pháp:
+ Phân tích đồ thị kết hợp với nhớ lại khái niệm các đẳng quá trình.
+ Áp dụng biểu thức của các đẳng quá trình để tìm các thông số chưa biết.
+ Sử dụng công thức: \({\rm{\Delta }}U = \frac{3}{2}nR{\rm{\Delta }}T\)
Cách giải:
a) Từ đồ thị ta thấy quá trình \({\rm{A}}\left( {{\rm{I}} \to {\rm{II}}} \right)\): áp suất \(p = 400\left( {{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2}} \right)\) không đổi
\( \to \) Quá trình A là quá trình đẳng áp.
\( \to \) a đúng.
b) Quá trình B gồm 2 quá trình:
+ \({\rm{I}} \to \) III: \({p_I}{V_I} = {p_{III}}{V_{II}} \to \) quá trình đẳng nhiệt
+ \({\rm{III}} \to {\rm{II}}:{V_{{\rm{III\;}}}} = {V_{II}} = 8{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3} \to \) quá trình đẳng tích
\( \to \) b sai.
c) Biến thiên nội năng: \({\rm{\Delta }}U = \frac{3}{2}nR{\rm{\Delta }}T\) (chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ).
Mà quá trình A và B có trạng thái đầu và cuối giống nhau nên sự biến thiên nội năng của hệ trong hai quá trình này bằng nhau.
\( \to \) c sai.
d) Trạng thái (I): \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{l}}{{p_I} = 400\left( {{\rm{N}}/{{\rm{m}}^2}} \right)}\\{{V_I} = 2{\rm{\;}}{{\rm{m}}^3}}\\{{T_1} = T}\end{array}} \right.\)
Ta có: \(\frac{{{V_I}}}{{{T_I}}} = \frac{{{V_{II}}}}{{{T_{II}}}} \Leftrightarrow {T_{II}} = \frac{{{V_{II}}{T_I}}}{{{V_I}}} = \frac{{8.T}}{2} = 4T\)
Biến thiên nội năng của hệ trong quá trình \(B\) là:
\({\rm{\Delta }}U = \frac{3}{2}nR{\rm{\Delta }}T = \frac{3}{2}.nR\left( {{T_2} - {T_1}} \right) = \frac{3}{2}nR\left( {4T - T} \right) = \frac{9}{2}nRT\)
\( \Rightarrow {\rm{\Delta }}U = \frac{9}{2}{p_I}{V_I} = \frac{9}{2}.400.2 = 3600{\rm{\;J}}\)
Theo các nghiên cứu, trong số rất nhiều tuyến nội tiết trong cơ thể, tuyến giáp là một trong những tuyến quan trọng nhất. Nằm ở phía trước cổ và nặng khoảng 20 g, tuyến giáp sản xuất hormone tuyến giáp để điều chỉnh tốc độ trao đổi chất của các tế bào trong cơ thể. Để sản xuất các hormone này, tuyến giáp hấp thụ iodine có trong thức ăn chúng ta ăn và chuyển hoá chúng. Vai trò quan trọng của tuyến giáp được chứng minh qua các triệu chứng xuất hiện khi nó hoạt động không bình thường. Nếu một người có tuyến giáp hoạt động quá mức, sản xuất hormone tuyến giáp nhiều hơn nhu cầu của cơ thể, người đó bị bệnh cường giáp. Bệnh cường giáp có dấu hiệu như nhịp tim nhanh, mệt mỏi, gầy, sút cân, căng thẳng, run và lồi mắt.
Một trong những phương pháp điều trị bệnh cường giáp phổ biến là phá hủy các mô tuyến giáp hoạt động quá mức bằng iodine phóng xạ \(131\left( {_{53}^{131}I} \right)\). Iodine phóng xạ 131 có chu kì bán rã 8,02 ngày, khi phân rã phát ra tia \({\beta ^ - }\)là chủ yếu. Để điều trị, bệnh nhân nuốt một viên nang nhỏ chứa iodine 131. Đồng vị phóng xạ này nhanh chóng đi vào máu và được các tế bào tuyến giáp hoạt động quá mức hấp thụ, sau đó bị phá hủy khi iodine phân rã. Các tế bào khác trong cơ thể chịu rất ít tổn thương do các tia phóng xạ, giúp giảm thiểu các tác dụng phụ trong quá trình điều trị bằng iodine.
Xét một bệnh nhân bị bệnh cường giáp sử dụng liều iodine 131 có độ phóng xạ ban đầu là \({3,70.10^8}{\rm{\;Bq}}\). Cho khối lượng mol của \(\;_{53}^{131}I\) là \(131{\rm{\;g/mol}}\) số Avogadro \({N_A} = {6,02.10^{23}}{\rm{\;mo}}{{\rm{l}}^{ - 1}}\).
a) Phương pháp điều trị bệnh cường giáp bằng iodine phóng xạ 131 ít có tác dụng phụ.
b) Hằng số phóng xạ của iodine 131 là \({1,44.10^{ - 6}}{\rm{\;}}{{\rm{s}}^{ - 1}}\).
c) Khối lượng iodine 131 ban đầu là \({8,05.10^{ - 8}}{\rm{\;g}}\).
d) Số lượng hạt nhân iodine 131 còn lại trong cơ thể bệnh nhân sau 16,04 ngày là \({9,25.10^7}\) hạt nhân.
Phương pháp:
+ Phân tích đoạn thông tin bài cung cấp.
+ Hằng số phóng xạ: \(\lambda = \frac{{{\rm{ln}}2}}{T}\)
+ Sử dụng công thức: \({N_0} = n{N_A} = \frac{m}{M}.{N_A}\)
+ Độ phóng xạ: \(H = \lambda N = {H_0}{.2^{\frac{{ - t}}{T}}}\)
Cách giải:
a) Dựa vào đoạn thông tin "Các tế bào khác trong cơ thể chịu rất ít tổn thương do các tia phóng xạ, giúp giảm thiểu các tác dụng phụ trong quá trình điều trị bằng iodine".
\( \to \) Phương pháp điều trị bệnh cường giáp bằng iodine phóng xạ 131 ít có tác dụng phụ.
\( \to \) a đúng.
b) Hằng số phóng xạ của iodine 131 là:
\(\lambda = \frac{{{\rm{ln}}2}}{T} = \frac{{{\rm{ln}}2}}{{8,02.24.3600}} \approx {10^{ - 6}}\left( {{{\rm{s}}^{ - 1}}} \right)\)
\( \to \) b sai.
c) Độ phóng xạ ban đầu của iodine 131 là:
\({H_0} = \lambda .{N_0} \Rightarrow {N_0} = \frac{{{H_0}}}{\lambda } = \frac{{{{3,7.10}^8}}}{{{{10}^{ - 6}}}} = {3,7.10^{14}}\left( {Bq} \right)\)
Lại có: \({N_0} = n{N_A} = \frac{m}{M}.{N_A}\)
\( \Rightarrow m = \frac{{{N_0}.M}}{{{N_A}}} = \frac{{{{3,7.10}^{14}}.131}}{{{{6,02.10}^{23}}}} = {8,05.10^{ - 8}}\left( {{\rm{\;g}}} \right)\)
\( \to \) c đúng.
d) Độ phóng xạ:
\(H = {H_0}{.2^{\frac{{ - t}}{T}}} = {3,7.10^8}{.2^{\frac{{ - 16,04}}{{8,02}}}} = {9,25.10^7}\left( {Bq} \right)\)
Lại có: \(H = N.\lambda \)
Số lượng hạt nhân iodine 131 còn lại trong cơ thể bệnh nhân sau 16,04 ngày là:
\(N = \frac{H}{\lambda } = \frac{{{{9,25.10}^{ - 9}}}}{{{{10}^{ - 6}}}} = {9,25.10^{13}}\) (hạt nhân)
\( \to \) d sai.
PHẦN III: CÂU TRẮC NGHIỆM TRẢ LỜI NGẮN
Một dây đàn guitar dài 66 cm có hai đầu cố định. Khi sợi dây đàn dao động, bước sóng trên sợi dây đàn bằng bao nhiêu cm nếu trên sợi dây xuất hiện sóng dừng với ba bụng sóng?
Phương pháp:
Điều kiện xảy ra hiện tượng sóng dừng trên sợi dây với hai đầu cố định: \(l = k\frac{\lambda }{2}\), với k là số bó sóng (bụng sóng)
Cách giải:
Trên dây có sóng dừng với 3 bụng sóng (\(k = 3\)), ta có:
\(l = k\frac{\lambda }{2} \Rightarrow 66 = 3\frac{\lambda }{2} \Rightarrow \lambda = 44\left( {{\rm{cm}}} \right)\)
Cho mạch điện như hình bên, nguồn điện có suất điện động \(\xi = 12V\) và điện trở trong \(r = 0,25{\rm{\Omega }}\). Điện trở của vôn kế là vô cùng lớn, số chỉ của vôn kế bằng bao nhiêu V (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?
Phương pháp:
Điện trở tương đương của mạch điện mắc nối tiếp: \({R_{nt}} = {R_1} + {R_2}\)
Điện trở tương đương của mạch điện mắc song song: \({R_{//}} = \frac{{{R_1}{R_2}}}{{{R_1} + {R_2}}}\)
Cường độ dòng điện: \(I = \frac{U}{R}\)
Công thức định luật Ohm cho toàn mạch: \(I = \frac{\xi }{{R + r}}\)
Cách giải:
Điện trở tương đương của mạch điện là:
\(R = 4,5 + 1 + \frac{{3,2.\left( {7,1 + 5,8} \right)}}{{3,2 + \left( {7,1 + 5,8} \right)}} \approx 8,06\left( {\rm{\Omega }} \right)\)
Cường độ dòng điện qua mạch chính là:
\(I = \frac{\xi }{{R + r}} = \frac{{12}}{{8,06 + 0,25}} \approx 1,444\left( A \right)\)
Số chỉ vôn kế là:
\({U_V} = IR = 1,444.8,06 \approx 11,6\left( V \right)\)
Đồng vị \(\;_1^3{\rm{H}}\) của hydrogen có chu kỳ bán rã là 12,3 năm. Đồng vị này được tạo ra trong tầng trên của khí quyển bởi các tia vũ trụ và theo mưa tới mặt đất, nồng độ đồng vị \(\;_1^3H\) trong nước không đổi. Để xác định tuổi của một chai rượu cổ, người ta so sánh số hạt \(\;_1^3H\) trong củng một thể tích của mẫu rượu cổ và mẫu rượu vừa sản xuất thì thấy tỉ lệ này là \(1/10\). Cho rằng thời gian chưng cất rượu là đủ ngắn. Chai rượu cổ bao nhiêu năm tuổi (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?
Phương pháp:
Số hạt nhân còn lại sau khi phân rã: \(N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}}\)
Cách giải:
Cho rằng ban đầu trong cả hai mẫu rượu có số hạt nhân \(\;_1^3{\rm{H}}\) bằng nhau và bằng \({N_0}\)
Số hạt nhân \(\;_1^3H\) còn lại trong mẫu rượu cổ là:
\(N = {N_0}{.2^{ - \frac{t}{T}}}\)
Theo đề bài ta có:
\(\frac{N}{{{N_0}}} = \frac{1}{{10}} \Rightarrow \frac{{{N_0}{{.2}^{ - \frac{t}{T}}}}}{{{N_0}}} = \frac{1}{{10}} \Rightarrow {2^{ - \frac{t}{T}}} = \frac{1}{{10}}\)
\( \Rightarrow t \approx 3,322T \Rightarrow t = 3,322.12,3 \approx 40,9\) (năm)
Một phần của khung dây hình chữ nhật có kích thước như hình bên được đặt trong một vùng từ trường đều có cảm ứng từ \(0,55{\rm{\;T}}\). Tổng điện trở của vòng dây là \(0,23{\rm{\Omega }}\). Bỏ qua tác dụng của trọng lực. Lực cần thiết để kéo khung dây ra khỏi từ trường (sang phải) với vận tốc không đổi \(3,10{\rm{\;m/s}}\) là bao nhiêu N (làm tròn kết quả đến chữ số hàng phần mười)?
Phương pháp:
Vật chuyển động thẳng đều khi tổng hợp lực tác dụng lên vật bằng 0
Lực từ: \(F = IBl{\rm{sin}}\alpha \)
Từ thông: \({\rm{\Phi }} = BS{\rm{cos}}\alpha \)
Suất điện động cảm ứng: \({e_c} = - \frac{{{\rm{\Delta \Phi }}}}{{{\rm{\Delta }}t}}\)
Cường độ dòng điện cảm ứng: \({I_c} = \frac{{{e_c}}}{R}\)
Cách giải:
Độ dịch chuyển của khung dây là: \({\rm{d}} = {\rm{vt}}\)
Diện tích khung dây trong từ trường biến thiên một lượng:
\({\rm{\Delta }}S = d.0,35 = 0,35vt\)
Suất điện động cảm ứng trong khung dây có độ lớn là:
\({e_c} = B.\left| {\frac{{{\rm{\Delta }}S}}{t}} \right| = B.\left| {\frac{{0,35vt}}{t}} \right| = 0,35Bv\)
Cường độ dòng điện cảm ứng là:
\({I_c} = \frac{{{e_c}}}{R} = \frac{{0,35Bv}}{R}\)
Cường độ dòng điện cảm ứng trong khung dây, phần khung dây trong từ trường chịu tác dụng của lực từ, lực từ này có tác dụng chống lại sự dịch chuyển của khung dây, cân bằng với lực kéo F
Độ lớn của lực kéo bằng độ lớn của lực từ:
\(F = {I_c}B.0,35 = \frac{{0,35Bv}}{R}.0,35B = \frac{{{{0,35}^2}{B^2}v}}{R}\)
\( \Rightarrow F = \frac{{{{0,35}^2}{{.0,55}^2}.3,1}}{{0,25}} \approx 0,5\left( {\rm{N}} \right)\)
PHẦN IV: TỰ LUẬN
Một lượng khí lí tưởng gồm n mol được chứa trong một xi lanh đặt thẳng đứng với pit-tông đậy kín. Xi lanh có dạng hình trụ được làm từ vật liệu dẫn nhiệt rất tốt, với thành có vạch chia để xác định thể tích của khối khí chứa trong nó. Pit-tông có khối lượng không đáng kể và có tiết diện \(S = 5{\rm{\;c}}{{\rm{m}}^2}\). Pit-tông có thể chuyển động không ma sát dọc theo thân của xi lanh như trong Hình 1a. Các khối trụ giống nhau có cùng khối lượng \({\rm{m}} = 200{\rm{\;g}}\), có thể đặt lên trên pittông như Hình 1b. Biết áp suất và nhiệt độ khí quyển ổn định và có giá trị lần lượt là \({P_o} = {1,01.10^5}{\rm{\;Pa}}\) và \({T_0} = 300{\rm{\;K}}\), gia tốc trọng trường \(g = 9,8{\rm{\;m/}}{{\rm{s}}^2}\).
a) Đặt lên pit-tông một khối trụ. Xác định áp suất của khối khí trong xi lanh khi pit-tông cân bằng.
b) Để xác định số mol khí trong bình, một học sinh làm thí nghiệm như sau: Đặt lần lượt các khối trụ lên trên pit-tông và đo thể tích khí tương ứng khi pit-tông nằm cân bằng. Kết quả thu được từ thí nghiệm của học sinh được cho như trong bảng sau:
Số lượng khối trụ đặt trên pit - tông | Thể tích \(V\left( {{{\rm{m}}^3}} \right)\) |
5 | \({5,2.10^{ - 5}}\) |
10 | \({4,5.10^{ - 5}}\) |
15 | \({3,9.10^{ - 5}}\) |
20 | \({3,5.10^{ - 5}}\) |
Dựa trên kết quả thực nghiệm của học sinh, hãy xác định số mol khí trong xi lanh (không yêu cầu đánh giá sai số).
Phương pháp:
a) Xác định áp suất trong xi lanh: \(p = {p_0} + p'\)
Sử dụng công thức tính áp suất: \(p = \frac{F}{S}\)
b) Sử dụng số liệu từ bảng
Xác định áp suất trong xi lanh khi đặt thêm N khối trụ lên pit tong: \(p = {p_0} + p' = {p_0} + \frac{{\left( {{\rm{Nm}}} \right){\rm{.g}}}}{{\rm{S}}}\)
Xây dựng bảng số liệu p tương ứng
Vẽ đồ thị thay đổi p theo \(1/{\rm{V}}\). Xác định hệ số góc.
Xác định số mol: \(n = \frac{{{\rm{tan}}\alpha }}{{RT}}\)
Cách giải:
a) Áp suất khí trong xi lanh:
\(p = {p_0} + p' = {p_0} + \frac{{mg}}{S}\)
\( \Rightarrow p = {1,01.10^5} + \frac{{0,2.9,8}}{{{{5.10}^{ - 4}}}} = {1,05.10^5}{\rm{\;Pa}}\)
b) Khi ta đặt thêm N khối trụ lên pit tong, áp suất khí khi đó:
\(p = {p_0} + p' = {p_0} + \frac{{\left( {{\rm{Nm}}} \right).{\rm{g}}}}{{\rm{S}}}\)
Thay tương ứng ta có bảng số liệu sau:
Số lượng khối trụ trên pittong | Thể tích \(V\left( {{{\rm{m}}^3}} \right)\) | Áp suất khí trong bình |
5 | \({5,2.10^{ - 5}}\) | \({1,21.10^5}\) |
10 | \({4,5.10^{ - 5}}\) | \({1,40.10^5}\) |
15 | \({3,9.10^{ - 5}}\) | \({1,50.10^5}\) |
20 | \({3,5.10^{ - 5}}\) | \({1,79.10^5}\) |
Ta có đồ thị thay đổi của p theo \(1/{\rm{V}}\):
Hệ số góc của đồ thị trên: \({\rm{tan}}\alpha = nRT = 6,3\)
Một bộ thiết bị bao gồm một sợi dây dẫn điện đồng chất, tiết diện đều, một nam châm, một chiếc cân, một bộ nguồn điện có suất điện động không đổi (có gắn sẵn các đầu và một công tắc điện K điện trở không đáng kể). Sợi dây có tiết diện \(S = {3,5.10^{ - 9}}{\rm{\;}}{{\rm{m}}^2}\), chiều dài \({\rm{L}} = 72,0{\rm{\;cm}}\) và điện trở được xác định bằng công thức \(R = {1,7.10^{ - 8}}\frac{L}{S}\), trong đó S tính bằng \({{\rm{m}}^2},L\) tính bằng m và R tính bằng \({\rm{\Omega }}\). Bộ nguồn điện có suất điện động \(\xi = 16,0V\) và điện trở trong \(r = 0,5{\rm{\Omega }}\). Nối sợi dây vào bộ nguồn điện qua công tắc \(K\).
a) Bật công tắc \(K\) để dòng điện chạy trong sợi dây dẫn điện. Tính cường độ dòng điện chạy trong mạch điện.
b) Để xác định cảm ứng từ giữa hai cực của nam châm, một học sinh đã uốn sợi dây dẫn điện thành khung dây và bố trí thí nghiệm như hình vẽ bên (khung dây được giữ bởi hai chốt A và B ). Biết phần nằm ngang của sợi dây nằm giữa hai cực nam châm có chiều dài là \(12,0\,\,cm\). Khi bật công tắc cho dòng điện chạy trong mạch điện thì thấy số chỉ của cân thay đổi \(6,0{\rm{\;g}}\). Lấy gia tốc trọng trường \(g = 9,8{\rm{\;m/}}{{\rm{s}}^2}\). Từ thí nghiệm đó, hãy xác định độ lớn cảm ứng từ giữa hai cực của nam châm.
Phương pháp:
a) Công thức xác định điện trở dây dẫn: \(R = {1,7.10^{ - 8}}\frac{L}{S}\)
Áp dụng định luật Ohm để xác định cường độ dòng điện trong mạch: \(I = \frac{E}{{R + r}}\)
b) Xác định lực từ tác dụng vào sợi dây
Vận dụng định luật II Newton: F = ma và định luật III Newton
Áp dụng công thức tính lực từ: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \)
Cách giải:
a) Điện trở của dây dẫn:
\(R = {1,7.10^{ - 8}}.\frac{L}{S} = {1,7.10^{ - 8}}.\frac{{{{72.10}^{ - 2}}}}{{{{3,5.10}^{ - 9}}}} = 3,5\left( {\rm{\Omega }} \right)\)
Cường độ dòng điện chạy trong sợi dây khi mắc hai đầu dây vào nguồn:
\(I = \frac{E}{{R + r}} = \frac{{16}}{{3,5 + 0,5}} = 4\left( A \right)\)
b) Sử dụng quy tắc bàn tay trái xác định chiều lực từ tác dụng lên dây ta có lực từ tác dụng vào sợi dây hướng thẳng đứng xuống dưới.
Theo định luật II Newton ta có lực từ tác dụng lên nam châm sẽ hướng thẳng đứng hướng lên Từ đó số chỉ của cân giảm 6g.
Lực từ tác dụng lên nam châm có độ lớn là:
\(F = mg = {6.10^{ - 3}}.9,8 = {5,88.10^{ - 2}}\left( {\rm{N}} \right)\)
Mặt khác: \(F = BIl{\rm{sin}}\alpha \)
